Post on 06-Mar-2019
JURNAL LITTRI VOL 15 NO 4, DESEMBER 2009 : 174 - 183
174
VARIASI GENETIK BEBERAPA SPESIES KAPAS (Gossypium sp.) BERDASARKAN
KERAGAMAN POLA PITA ISOZIM
E. SULISTYOWATI 1), SULISTYOWATI 2), S. RUSTINI, 1), S. SUMARTINI1), dan ABDURRAKHMAN 1)
1) Balai Penelitian Tanaman Tembakau dan Serat Malang
2) Fakultas Pertanian, Universitas Sebelas Maret Surakarta
(Terima tgl. 15 - 1 - 2009 - Terbit tgl. 8 - 4 - 2009)
ABSTRAK
Deskripsi aksesi-aksesi kapas berdasarkan karakter morfologinya
telah disusun berdasarkan descriptor list yang disusun oleh IBPGR, akan tetapi marka genetik dari aksesi-aksesi tersebut belum diketahui. Penelitian
ini bertujuan untuk mempelajari keragaman pola-pita isozim Peroksidase
(PER), Esterase (EST), dan Aspartate amino transferase (AAT) pada 19
aksesi kapas dan kemiripan ke-19 aksesi kapas berdasarkan ketiga isozim
tersebut. Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan Februari 2008 di Rumah
Kaca Fakultas Pertanian, Universitas Sebelas Maret Surakarta dan analisis
isozim dilakukan di Laboratorium Biologi Tumbuhan, PAU Ilmu Hayat
IPB. Metode analisis yang digunakan adalah elektroforesis gel pati tipe
horisontal dengan tiga sistem enzim, yaitu enzim peroksidase (PER), esterase (EST), dan aspartate amino transferase (AAT). Penelitian
menghasilkan data berupa pola pita isozim yang selanjutnya dibuat dalam
data biner. Data biner yang dihasilkan dibuat dalam persamaan matrik dan dilanjutkan analisis gerombol dengan metode ‘UPGMA’ (Unweighted Pair
Group Method Arithmetic Average) menggunakan fungsi SHAN pada
Program NTSYSpc versi 2.02. Hasil penelitian menunjukkan bahwa Isozim esterase dapat dijadikan marka genetik bagi Kanesia 1 (terbentuk
satu pita spesifik) dan Kanesia 6 (satu pita spesifik); isozim peroksidase
dapat dijadikan marka genetik bagi Kanesia 3 (dua pita pada kutub positif),
aksesi-aksesi G. barbadense (dalam hal ini CTX-3 dan Giza-90 dua pita
pada kutub positif) dan G. arboreum (empat pita pada kutub positif dan
satu pita pada kutub negatif). Sedangkan isozim aspartat amino tranferase
dapat dijadikan marka genetik bagi spesies G. herbaceum (dua pita
spesifik). Selain itu, terdapat kemiripan genetik antar aksesi kapas
berdasarkan ketiga isozim (EST, PER, dan AAT). Pengelompokan berdasarkan ketiga isozim dari ke-19 aksesi kapas diketahui bahwa pada
jarak kemiripan 0,59 atau kemiripan 59% semua aksesi kapas menyatu,
yang terbagi menjadi 2 kelompok. Kelompok pertama hanya terdiri aksesi Kanesia 1 saja. Sedangkan Kelompok kedua terdiri atas aksesi-aksesi
Kanesia 2, Kanesia 3, Kanesia 6, Kanesia 4, Kanesia 10, Kanesia 7,
Kanesia 11, Kanesia 12, M-5, Kanesia 8, Kanesia 9, Kanesia 15, AKA-5, Kanesia 13, Kanesia 14, CTX-3, Giza-90 dan Kanesia 5.
Kata kunci: Gossypium sp., keragaman genetik, pola pita isozim
ABSTRACT
Genetic Diversity of Cotton Species (Gossypium sp.)
Based on Variation of Isozyme Banding Pattern
Morphological characters of cotton accessions have been described
based on the descriptor list produced by IBPGR, but the genetic markers
for those accessions have not yet been known. This research aimed at studying the diversity and similarity among 19 cotton accessions based on
isozyme banding patterns of peroxidase (PER), esterase (EST), and
aspartate amino transferase (AAT). Research was carried out in February 2008 at the green house of Faculty of Agriculture, Sebelas Maret
University, Surakarta and the isozyme was analyzed in Plant Biological
Laboratory, Biological Science PAU IPB. Samples were electrophoresed on horizontal type of potato extract gel and stained with three enzyme
systems, i.e. peroxidase (PER), esterase (EST), and aspartate amino
transferase ( AAT). The isozyme bandings were scored and translated into binary data, which was then used to deduce the similarity among
accessions and to draw dendrogram by using 'UPGMA' (Unweighted Pair
Group Method Arithmetic Average) method from the NTSYSPC software version 2.02. Experimental results showed that isozyme esterase can be
used as genetic marker for Kanesia 1 (one specific band) and Kanesia 6
(one specific band). Isozyme peroxidase can be used as genetic marker for
Kanesia 3 (two bands at positive end), accessions G. barbadense i.e. CTX-
3 and Giza-90 (two bands at positive end) and G. arboreum (four bands at
positive end and one band at negative). Isozyme aspartate amino
transferase can be used as genetic marker for spesies G. herbaceum (two
specific bands). Moreover, the similarity analysis among 19 cotton
accessions based on the three isozymes showed that at the similarity level of 59%, all accessions are divided in two groups. The first group consisted
of Kanesia 1 only. Whereas the second group consisted of accessions
Kanesia 2, Kanesia 3, Kanesia 6, Kanesia 4, Kanesia 10, Kanesia 7, Kanesia 11, Kanesia 12, M-5, Kanesia 8, Kanesia 9, Kanesia 15, AKA-5,
Kanesia 13, Kanesia 14, CTX-3, Giza-90, and Kanesia 5.
Key words: Gossypium sp., genetic diversity, isozyme banding pattern
PENDAHULUAN
Kapas merupakan salah satu bahan baku dalam
industri dan produk tekstil yang memiliki nilai ekonomis
tinggi. Balai Penelitian Tanaman Tembakau dan Serat
(Balittas) Malang memiliki koleksi plasma nutfah kapas
yang berjumlah 662 aksesi yang terdiri dari 642 aksesi G.
hirsutum, 14 aksesi G. barbadense, 3 aksesi G. arboreum,
dan 3 aksesi G. herbaceum. Di antara koleksi plasma nutfah
tersebut, 15 aksesi merupakan varietas unggul nasional seri
Kanesia (Kapas Nasional Indonesia) hasil program
perbaikan varietas kapas yang telah dilepas untuk diguna-
kan dalam program pengembangan kapas nasional. Salah
satu cara untuk melindungi kelestarian kapas dan meme-
lihara keragaman genetiknya adalah dengan pengelolaan
plasma nutfah yang baik sehingga dapat dicegah kehilangan
plasma nutfah yang potensial untuk pemuliaan tanaman di
masa depan (SUMARTINI, 2002). Selain penyimpanan benih,
pengelolaan plasma nutfah kapas tetapi juga mencakup
kegiatan monitoring, regenerasi, evaluasi, dan peman-
faatannya untuk pemuliaan tanaman (SUMARTINI, 2002).
Data base dari aksesi-aksesi tersebut telah disusun meng-
gunakan penanda morfologi sesuai descriptor list yang
berlaku secara internasional yang disusun oleh International
Jurnal Littri 15(4), Desember 2009. Hlm. 174 – 183
ISSN 0853-8212
E. SULISTYOWATI et al. : Variasi genetik beberapa spesies kapas (Gossypium sp.) berdasarkan keragaman pola pita isozim
175
Board for Plant Genetic Resources (IBPGR). Akan tetapi
pendekatan ini mempunyai keterbatasan karena penampilan
fenotipik atau morfologi merupakan interaksi faktor genetik
dan lingkungan (RIESBERG dan ELLSTRAND, 1993).
Salah satu upaya untuk mengembangkan marka
genetik bagi aksesi-aksesi dalam koleksi plasma nutfah
adalah dengan cara mengembangkan marka genetik secara
biokimia menggunakan penanda protein (analisis isozim
dengan elektroforesis protein) ataupun DNA. Isoenzim
adalah kelompok enzim yang terdiri dari molekul-molekul
aktif yang memiliki struktur kimia yang berbeda tetapi
mengkatalisis reaksi kimia yang sama. Enzim-enzim
tersebut diproduksi berdasarkan kode-kode yang dikontrol
oleh gen-gen yang sama pada lokus yang berbeda atau
lokus yang sama, ataupun oleh gen-gen yang berbeda
(FAROOQ et al., 1999). Isoenzim merupakan produk
langsung dari gen dan relatif bebas dari pengaruh langsung
lingkungan, sehingga dapat digunakan sebagai ciri genetik
untuk mempelajari dan mengidentifikasi keragaman
individu atau suatu kultivar (ROUF, 2007). Beberapa
keuntungan dari penggunaan protein sebagai marka yaitu
dapat menganalisis sampel dengan cepat, bahan kimia yang
digunakan relatif lebih sedikit, tekniknya lebih mudah,
beberapa lokus dapat diseleksi dan dapat digunakan sebagai
data dasar unutk beberapa spesies (WIGATI, 2003). Selain
itu, karakteristik marka isoenzim antara lain adalah marka
tersebut (1) merupakan produk dari alel-alel yang berbeda
dan bergerak pada posisi yang berbeda dalam gel, (2)
memiliki sifat kodominan dan bebas dari epistasis sehingga
dapat dipakai untuk membedakan antara individu homo-
zigot dan heterozigot, (3) berpeluang untuk mengestimasi
jumlah gen yang mengkode produksi enzim tersebut
berdasarkan pola pita yang terbentuk (PASTEUR et al., 1988;
BRAR, 1992). Dalam penelitian digunakan tiga enzim yaitu
Peroksidase (PER), Esterase (EST), dan Aspartate amino
transferase (AAT) yang juga telah digunakan untuk
mengidentifikasi keragaman genetik pada spesies jeruk
(KING et al., 1996), cabe (BERMAWIE, 1997), pisang
(YUNIASTUTI et al., 1997), nanas (ARADYA et al., 1994;
MANJUNATHA et al., 2003), padi (IQBAL dan FAROOQ,
2001).
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari kera-
gaman pola-pita isozim Peroksidase (PER), Esterase
(EST), dan Aspartate amino transferase (AAT) pada 19
aksesi kapas dan menganalisis kemiripan aksesi-aksesi
tersebut berdasarkan ketiga isozim yang telah ditentukan
tersebut di atas.
BAHAN DAN METODE
Penelitian dilaksanakan mulai bulan Februari -
Agustus 2008 di Rumah Kaca Fakultas Pertanian
Universitas Sebelas Maret Surakarta dan analisis isozim
dilakukan di Laboratorium Biologi Tumbuhan, Pusat Antar
Universitas Ilmu Hayat, Institut Pertanian Bogor. Bahan
tanaman yang digunakan adalah daun tanaman kapas dari
19 aksesi kapas yang terdiri dari empat spesies, yaitu 15
aksesi G. hirsutum (Kanesia 1-Kanesia 15), satu aksesi G.
herbaceum (M-5 atau KI 188), satu aksesi G. arboreum
(AKA-5 atau KI 412), dan dua aksesi G. barbadense yaitu
CTX-3 yang male sterile (KI 489) dan Giza 90 (KI 711).
Bahan kimia yang digunakan adalah pati, buffer
pengekstrak, buffer gel, buffer elektroda, pewarna
peroksidase, esterase, dan aspartate amino transferase.
Adapun alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah
satu set alat elektroforesis model horizontal, power supply,
microwave, lemari es atau ruang pendingin, alat pemotong
gel, nampan tempat pewarnaan.
Sampel daun kapas sebanyak 100-200 mg yang
berumur dua minggu setelah tanam, dihaluskan dalam
mortar yang telah diberi pasir kuarsa, dengan menambah-
kan 0,5 ml buffer pengekstrak (10 mM L- asam askorbat;
40 mM L-sistein; 20% Trinon-X-100; 0,25 g PVP-40
(Polyvinyl polypyrrolidone); dan 0,1 M Na2HPO2H2O pH
7,0). Selanjutnya cairan sel daun yang telah hancur diserap
dengan kertas berukuran 0,4 x 0,5 cm2
dan digunakan
sebagai sampel yang akan dielektroforesis dengan cara
menyisipkan pada gel yang telah dilubangi. Gel yang
digunakan dibuat dari gel tepung pati kentang dengan
konsentrasi 12% dalam buffer gel (5mM L-Histidin
monohidrat, pH 6,0). Selanjutnya gel yang telah disisipi
kertas saring yang telah mengandung cairan sel daun dari
semua sampel yang diuji, dimasukkan ke dalam tray yang
telah berisi buffer elektroda (50 mM asam sitrat mono-
hidrat, 150 mM tris hidroksimetil aminometan, pH 6,0).
Elektroforesis dilakukan dalam dua tahap; tahap awal
dilakukan selama 30 menit pada 100 volt, dan selanjutnya
pada 150 atau 200 volt selama 3-4 jam. Bromofenol biru
diberikan pada salah satu sisi gel sebagai penanda dan
untuk mengontrol jarak migrasi protein. Setelah proses
elektroforesis berakhir, kertas saring dikeluarkan terlebih
dahulu dari lubang-lubangnya dan kemudian gel dibelah
menjadi tiga pada posisi horizontal menggunakan alat
pemotong. Lembaran gel diletakkan dalam tiga nampan
terpisah, dan diperlakukan dengan pewarna substrat untuk
isozim-isozim peroksidse (100 ml 50 mM Natrium asetat
pH 5,0, 50 mg CaCl2, 0,5 ml H2O2 3%, 50 mg 3-Amino-9
etilkarbasol, 5 ml Aseton, dan 5 ml -Dimethylformamid),
esterase (100 ml Sodium fosfat pH 7,0, 150 mg -Naftil
asetat, 50 mg 2-Naftil asetat, 5 ml Aseton, dan 100 mg Fast
Blue RR Salt), dan aspartate amino transferase (1ml Fast
Blue BB Salt 50 mg , 292 mg a- Ketoglutaric acid, 1,07 g
L- aspartic acid, 4,00 mg PVP-40, 400 mg Na2EDTA, dan
11,36 g Sodium phosphate, dibasic). Lama pewarnaan
adalah 2 jam, selanjutnya gel dicuci dengan air mengalir
sampai pita-pita yang diharapkan muncul dan dilakukan
fiksasi menggunakan 50% gliserol : 50% etanol atau
JURNAL LITTRI VOL 15 NO 4, DESEMBER 2009 : 174 - 183
176
dengan etanol : akuades : asam asetat : gliserol = 5 : 4 : 2 :
1 dan dilakukan pemotretan.
Hasil pembentukan pita-pita protein diskor dengan
angka 1 jika pada lokus tersebut terdapat pita, dan angka 0
apabila tidak terdapat pita pada jarak tertentu, dan
selanjutnya disusun data biner. Berdasarkan data biner
maka dilakukan penghitungan koefisien DICE untuk
mengetahui nilai kemiripan genetik menurut rumus (NEI dan
LI, 1979), yaitu: Dij = , dimana Dij adalah koefisien
kemiripan genetik antar individu i dan j, nij= jumlah pita
yang sama posisinya pada individu i dan j; ni dan nj
masing-masing adalah jumlah pita pada individu i dan j.
Pembuatan dendrogram/cluster dilakukan melalui fungsi
SHAN (Sequential Agglomerative Hierarchical Nested
Cluster Analysis) dengan metode ‘UPGMA’ (Unweighted
Pair Group Method Arithmetic Average) pada program
NTSYSpc versi 2.02 (ROHLF, 1997).
HASIL DAN PEMBAHASAN
Marka Protein dan Kemiripan 19 Aksesi Kapas
berdasarkan Isozim Esterase
Isozim esterase lebih banyak didapati pada tanaman
herba dibanding di tanaman berkayu (SURANTO, 2001),
sehingga isozim ini berguna untuk menilai keragaman
genetik suatu populasi tanaman. Pada isozim esterase
(EST), jumlah pita yang muncul bervariasi dari satu sampai
tiga pita pada empat posisi (EST1 - EST4), dan terdapat
variasi pola-pita seperti yang terlihat pada Gambar 1a yang
diinterpretasikan dalam diagram pada Gambar 1.b.1.
Secara umum dari Gambar 1.b.1. dapat disimpulkan bahwa
analisis menggunakan isozim esterase menghasilkan enam
pola pita (tipe A-F) sebagaimana disajikan dalam Gambar
1.b.2. Pola pita A terdiri dari 1 pita (Gambar 1.b.2)
dibentuk pada aksesi Kanesia 1 saja. Untuk pola pita B
njni
nij
+
2
1.a
+
0
1b.1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
1.b.2 +
A B C D E F
EST 1
EST 2
EST 3
EST 4
Gambar 1. Foto gel (1.a) dan interpretasi pola pita esterase (1.b.1), serta tipe pola pita esterase (1.b.2) pada 19 aksesi kapas Figure 1. Gel Photograph (1.a) and interpretation of esterase banding pattern (1.b.1), and types of esterase banding pattern (1.b.2) of 19 cotton accessions
Keterangan : 1. Kanesia 1; 2. Kanesia 2, 3. Kanesia 3; 4. Kanesia 4; 5. Kanesia 5; 6. Kanesia 6; 7. Kanesia 7; 8. Kanesia 8; 9. Kanesia 9; 10. Kanesia 10, 11. Kanesia 11; 12. Kanesia 12; 13. Kanesia 13; 14. Kanesia 14; 15. Kanesia 15; 16. M-5; 17. AKA-5; 18. CTX-3; 19. Giza 90
Notes :
E. SULISTYOWATI et al. : Variasi genetik beberapa spesies kapas (Gossypium sp.) berdasarkan keragaman pola pita isozim
177
yang juga hanya terdiri 1 pita terbentuk pada Kanesia 6 saja
dan posisi pitanya berbeda dengan pada Kanesia 1. Dengan
demikian isozim esterase ini merupakan penanda genetik
spesifik untuk kedua aksesi tersebut. Pola pita C yang
terdiri dari 2 pita ditemui pada aksesi Kanesia 2 dan
Kanesia 3. Pola pita D juga terdiri dari 2 pita ditemui pada
aksesi-aksesi Kanesia 4, Kanesia 5, Kanesia 7, Kanesia 8,
Kanesia 9, Kanesia10, Kanesia 11, Kanesia 12, Kanesia 13,
Kanesia 14, M-5, AKA-5, dan CTX-3. Pola pita E dan F
terdiri dari 3 pita, meskipun tata diagram ke dua pola
tersebut berbeda. Pola pita E dibentuk pada aksesi Giza-90,
sedangkan pola pita F dibentuk oleh aksesi Kanesia 15.
Berdasarkan pola pembentukan pita tersebut di atas, maka
dalam analisis isozim esterase ini dihasilkan pita-pita
protein dalam empat posisi yang berbeda, yaitu EST1-EST4
yang digunakan untuk menghitung koefisien DICE
(Gambar 1.b.2.). Analisis kemiripan genetik 19 aksesi kapas
berdasarkan isozim esterase menghasilkan dendrogram yang disajikan dalam Gambar 2. Kemiripan 100 % berarti sama persis atau sempurna dan sebaliknya 0% berarti berbeda sama sekali (WIDAYAH, 2006). Pada koefisien kemiripan 60%, 19 aksesi yang diuji terbagi menjadi dua kelompok. Kelompok pertama terdiri dari empat aksesi kapas yaitu aksesi-aksesi Kanesia 1, Kanesia 2, Kanesia 3, dan Giza 90. Sedangkan kelompok kedua terdiri dari 15 aksesi kapas, yaitu aksesi Kanesia 4, Kanesia 5, Kanesia 7, Kanesia 8, Kanesia 9, Kanesia 10, Kanesia 11, Kanesia 12, Kanesia 13, Kanesia 14, M-5, AKA-5, CTX-3, Kanesia 15, dan Kanesia 6.
Jelas sekali dalam dendrogram pada Gambar 2
bahwa pada jarak kemiripan 65%, Kanesia 1 dan Kanesia 6
terpisah sama sekali dari kedua kelompok besar tersebut.
Secara keseluruhan, semua aksesi kapas yang dianalisis
baru bergabung pada koefisien kemiripan 0,45 atau
kemiripan 45%. Kemiripan sifat atau jarak genetik antar
aksesi dapat digunakan sebagai indek seleksi tetua
persilangan dan dapat dikembangkan untuk melakukan
seleksi kombinasi tetua superior (SAPARNI, 2008). Semakin
tinggi kemiripan antar aksesi, semakin rendah pula tingkat
keragaman genetik yang dihasilkan. Tingkat keragaman
yang tinggi menghasilkan variasi genetik yang tinggi pula
dalam program pemuliaan tanaman dengan hibridisasi.
Marka Protein dan Kemiripan 19 Aksesi Kapas
berdasarkan Isozim Peroksidase
Peroksidase pada tanaman merupakan isoenzim
yang berperan dalam pertumbuhan, diferensiasi, dan
pertahanan. Aktivitas isoenzim peroksidase mudah didetek-
si karena aktivitasnya yang luar biasa pada jaringan
(CAHYARINI et al., 2004). Hasil analisis isoenzim peroksi-
dase pada 19 aksesi kapas (Gambar 3.a) menunjukkan
bahwa terdapat keragaman dalam tampilan pola pita,
dimana keragaman terjadi berdasarkan jumlah maupun pola
pitanya.
Gambar 2. Kemiripan genetik 19 aksesi kapas berdasarkan pola pita esterase
Figure 2. Genetic similarity of 19 cotton accessions based on esterase banding patterns
Dendrogram 19 aksesi kapas berdasarkan isozim Esterase (EST)
Koeffisien Kemiripan (Coefficient DICE)
0.45 0.58 0.72 0.86 1.00
K1
K2
K3
KI 711
K4
K5
K7
K8
K9
K10
K11
K12
K13
K14
KI 188
KI 412
KI 489
K15
K6
JURNAL LITTRI VOL 15 NO 4, DESEMBER 2009 : 174 - 183
178
Terdapat lima kelompok pita isozim peroksidase
(PER 1 – PER 5), yaitu empat kelompok pita pada kutub
positif dan satu kelompok pita pada kutub negatif (Gambar
3.b.2). Selain itu, terdapat tujuh tipe pola pita protein
peroksidase (tipe A-G, Gambar 3.b.2). Pola pita A terdiri
dari 1 pita ditemui pada aksesi Kanesia 5 dan Kanesia 6.
Untuk pola pita B dan C terdiri dari 2 pita, meskipun tata
diagram kedua pola tersebut berbeda, namun posisi pitanya
sama-sama dijumpai pada kutub positif semua. Pola pita B
dibentuk oleh aksesi Kanesia 3 saja, sedangkan pola pita C
ditemui pada aksesi CTX-3 dan Giza-90 yang merupakan
spesies G. Barbadense, sehingga dapat disimpulkan bahwa
sifat male sterile tidak dipengaruhi oleh esterase. Pola pita
D juga terdiri dari 2 pita, dengan posisi pita satu di kutub
positif dan satunya lagi di kutub negatif. Pola pita D ini
ditemui pada aksesi-aksesi Kanesia 2, Kanesia 9, dan
Kanesia 15. Pola pita E dan F terdiri dari 3 pita, meskipun
tata diagram kedua pola tersebut berbeda. Pola pita E
dibentuk oleh aksesi Kanesia 1, Kanesia 4, Kanesia 7,
Kanesia 10, Kanesia 12 dan M-5, sedangkan pola pita F
dibentuk oleh aksesi Kanesia 8, Kanesia 13, dan Kanesia
14. Pola pita G terdiri dari 5 pita, dibentuk oleh aksesi KI
412 atau AKA-5 yang merupakan spesies G. arboreum.
Dengan demikian berdasarkan analisis isozim PER ini
dapat ditunjukkan bahwa terdapat pola pita spesifik yang
dihasilkan oleh aksesi-aksesi G. barbadense (CTX-3 dan
Giza 90), G. arboreum (AKA-5), dan Kanesia 3.
3.a
-
0
+ 3.b.1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
+
-
0
3.b.2
PER 1
PER 2
PER 3
PER 4
PER 5
A B C D E F G
Gambar 3. Foto gel (3.a) dan interpretasi pola pita peroksidase (3.b.1), serta tipe pola pita peroksidase (3.b.2) pada 19 aksesi kapas Figure 3. Gel photograph (3.a) interpretation of peroxidase banding pattern (1.b.1), and types of peroxidase banding pattern (1.b.2) of 19 cotton accessions Keterangan : 1. Kanesia 1; 2. Kanesia 2, 3. Kanesia 3; 4. Kanesia 4; 5. Kanesia 5; 6. Kanesia 6; 7. Kanesia 7; 8. Kanesia 8; 9. Kanesia 9; 10. Kanesia 10,
11. Kanesia 11; 12. Kanesia 12; 13. Kanesia 13; 14. Kanesia 14; 15. Kanesia 15; 16. M-5; 17. AKA-5; 18. CTX-3; 19. Giza 90 Notes :
E. SULISTYOWATI et al. : Variasi genetik beberapa spesies kapas (Gossypium sp.) berdasarkan keragaman pola pita isozim
179
Pola pembentukan pita tersebut di atas menghasilkan
pita-pita protein dalam lima posisi yang berbeda yaitu PER
1 – PER 5 yang digunakan untuk menghitung koefisien
DICE (Gambar 3.b.2.). Hasil perhitungan kemiripan
genetik berdasarkan isozim peroksidase menunjukkan
bahwa tingkat kemiripan genetik diantara 19 aksesi kapas
yang diuji berkisar 33 -10%. Hasil analisis gerombol
menghasilkan dendrogram pengelompokan aksesi berdasar-
kan tingkat kemiripan genetik antar 19 aksesi kapas yang
diuji (Gambar 4).
Secara keseluruhan semua aksesi-aksesi kapas yang
diujikan bergabung pada koefisien kemiripan 0,55 atau
kemiripan 55%. Hal ini berarti semua aksesi kapas
mempunyai hubungan kemiripan yang jauh. Selanjutnya
pada jarak kemiripan 0,66 atau kemiripan 66%, 19 aksesi
kapas yang dianalisis terbagi menjadi tiga kelompok.
Kelompok pertama terdiri dari 12 aksesi, terbagi ke dalam
empat sub kelompok, yaitu a) sub kelompok pertama yang
terdiri dari aksesi-aksesi Kanesia I, Kanesia 4, Kanesia 7,
Kanesia 10, Kanesia 11, Kanesia 12, M-5 dengan tingkat
kemiripan 100%, b) sub kelompok kedua terdiri dari aksesi-
aksesi Kanesia 2, Kanesia 9, dan Kanesia 15 juga dengan
tingkat kemiripan 100%, c) sub kelompok ketiga dan
keempat masing-masing hanya memiliki satu anggota,
meskipun koefisien kemiripan kedua sub kelompok tersebut
berbeda dimana sub kelompok ketiga terdiri oleh aksesi
Kanesia 3 saja, dan d) sub kelompok keempat oleh aksesi
G. arboreum AKA-5. Kelompok kedua terdiri dari lima
aksesi yang terbagi menjadi dua sub kelompok yaitu a) sub
kelompok kelima yang terdiri dari aksesi Kanesia 8,
Kanesia 13, dan Kanesia 14 dengan kemiripan 100%, dan
b) sub kelompok keenam yang terdiri dari aksesi G.
barbadense CTX-3 dan Giza-90. Kelompok ketiga terdiri
dari dua aksesi yaitu Kanesia 5 dan Kanesia 6 dengan
tingkat kemiripan 100%.
Marka Protein dan Kemiripan 19 Aksesi Kapas
berdasarkan Isozim Aspartate Amino Transferase
(AAT)
Analisis menggunakan isozim AAT menunjukkan
keragaman pola pita yang berjumlah satu sampai tiga pita
seperti yang terlihat pada Gambar 5.a. Terdapat tiga
kelompok pita isozim AAT (Gambar 5.b.1) pada kutub
positif yaitu AAT 1 – AAT 3 (Gambar 5.b.2) dan empat
pola pita AAT (pola A-D, Gambar 5.b.2.).
Pola pita A terdiri dari 1 pita (gambar 5.b.2) ditemui
pada aksesi-aksesi Kanesia 1, Kanesia 11, Kanesia 12,
Kanesia 13, Kanesia 14, Kanesia 15, AKA-5, CTX-3 dan
Giza-90. Pola pita B, yang terdiri dari 2 pita, dibentuk oleh
aksesi M-5 saja yang merupakan spesies G. herbaceum.
Pola pita C juga terdiri dari 2 pita ditemui pada aksesi-
aksesi Kanesia 2, Kanesia 3, Kanesia 4, Kanesia 6, Kanesia
Dendrogram 19 aksesi kapas berdasarkan isozim Peroksidase (PER)
Koefisien kemiripan (Coefficient DICE)
0.55 0.66 0.77 0.89 1.00
K1 K4 K7 K10 K11 K12 KI188 K2 K9 K15 K3 KI412 K8 K13 K14 KI489 KI711 K5 K6
Gambar 4. Kemiripan genetik 19 aksesi kapas berdasarkan pola pita peroksidase. Figure 4. Genetic similarity of 19 cotton accessions based on peroxidase banding patterns
JURNAL LITTRI VOL 15 NO 4, DESEMBER 2009 : 174 - 183
180
8, Kanesia 9, dan Kanesia 10. Pola pita D terdiri dari 3
pita, ditemui pada aksesi-aksesi Kanesia 5 dan Kanesia 7.
Dengan demikian pola pita B yang dibentuk oleh isozim
AAT pada G. herbaceum bersifat spesifik, dalam hal ini
khusus untuk aksesi M-5.
Hasil perhitungan kemiripan genetik berdasarkan
isozim AAT menunjukkan bahwa derajat kemiripan genetik
pada 19 aksesi kapas yang diuji berkisar 0,50-1,00.
Selanjutnya data kemiripan antar aksesi digunakan dalam
analisis gerombol untuk mengetahui kekerabatan yang
terjadi diantara 19 aksesi yang diuji berdasarkan analisis
isozim AAT. Dibandingkan dengan analisis menggunakan
isozim esterase dan peroksidase di atas, ternyata
pengelompokan yang terjadi di antara 19 aksesi yang diuji
berdasarkan analisis isozim AAT lebih sederhana,
sebagaimana yang disajikan dalam dendrogram pada
Gambar 6.
5a
5b.1
0
+
19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
5.a.
5b.2
0
+
D C B A
AAT 1
AAT 2
AAT 3
Gambar 5. Foto gel (5.a) dan interpretasi pola pita aspartat amino transferase (5.b.1), serta tipe pola pita aspartat amino transferase (5.b.2) pada 19 aksesi kapas
Figure 5. Gel photograph (3.a), interpretation of aspartate amino transferase banding pattern (1.b.1), and types of aspartate amino transferase banding pattern (1.b.2) of 19 cotton accessions
Keterangan : 1. Kanesia 1; 2. Kanesia 2, 3. Kanesia 3; 4. Kanesia 4; 5. Kanesia 5; 6. Kanesia 6; 7. Kanesia 7; 8. Kanesia 8; 9. Kanesia 9; 10. Kanesia 10, 11. Kanesia 11; 12. Kanesia 12; 13. Kanesia 13; 14. Kanesia 14; 15. Kanesia 15; 16. M-5; 17. AKA-5; 18. CTX-3; 19. Giza 90 Notes :
E. SULISTYOWATI et al. : Variasi genetik beberapa spesies kapas (Gossypium sp.) berdasarkan keragaman pola pita isozim
181
Dari Gambar 6 terlihat bahwa pada kemiripan 67%,
19 aksesi kapas yang diuji terbagi menjadi tiga kelompok.
Kelompok pertama terdiri dari sembilan aksesi kapas yaitu
aksesi Kanesia 1, Kanesia 11, Kanesia 12, Kanesia 13,
Kanesia 14, Kanesia 15, AKA-5, CTX-3, dan Giza-90.
Kelompok kedua hanya terdiri satu aksesi yaitu M-5.
Kelompok ketiga terdiri dari sembilan aksesi kapas, yang
terbagi menjadi dua sub kelompok, yaitu sub kelompok
pertama yang terdiri dari aksesi-aksesi Kanesia 2, Kanesia
3, Kanesia 4, Kanesia 6, Kanesia 8, Kanesia 9, dan Kanesia
10, dan sub kelompok kedua yang terdiri dari aksesi
Kanesia 5 dan Kanesia 7. Sub kelompok pertama dan
kedua pada kelompok ketiga mempunyai koefisien
kemiripan 1,00 atau kemiripan 100%. Secara keseluruhan
semua aksesi kapas mengelompok pada jarak kemiripan
0,62 atau kemiripan 62%. Hal ini berarti semua aksesi
kapas masih mempunyai hubungan kemiripan yang dekat.
Kemiripan Genetik 19 Aksesi Kapas Berdasarkan
Analisis Gabungan Tiga Isozim, (EST, PER, dan AAT)
Tingkat kemiripan genetik dari 19 aksesi kapas yang
diuji berkisar antara 0,36-1,00. Nilai terendah (0,36)
ditunjukkan oleh pasangan aksesi Kanesia 1 dengan
Kanesia 5. Sedangkan nilai tertinggi (tingkat kemiripan
genetik 100%) ditunjukkan oleh pasangan aksesi Kanesia 4
dengan Kanesia 10, Kanesia 11 dengan Kanesia 12, dan
Kanesia 13 dengan Kanesia 14. Data tersebut selanjutnya
digunakan untuk analisis gerombol dalam rangka untuk
mengetahui kekerabatan di antara 19 aksesi yang diuji
sebagaimana disajikan dalam Gambar 7.
Berdasarkan hasil dendrogram (Gambar 7) diketahui
bahwa pada jarak kemiripan 0,70 atau kemiripan 70%, ke-
19 aksesi kapas terbagi menjadi tiga kelompok. Kelompok
pertama hanya terdiri dari satu aksesi yaitu Kanesia 1 saja.
Untuk kelompok kedua terdiri dari tiga aksesi yaitu
Kanesia 2, Kanesia 3, dan Kanesia 6. Kelompok ketiga
terdiri dari 15 aksesi kapas yaitu aksesi Kanesia 4, Kanesia
10, Kanesia 7, Kanesia 11, Kanesia 12, M-5, Kanesia 8,
Kanesia 9, Kanesia 15, AKA-5, Kanesia 13, Kanesia 14,
CTX-3, Giza-90 dan Kanesia 5. Aksesi Kanesia 1
cenderung memisah dari aksesi-aksesi yang lainnya secara
morfologi, karena mempunyai tinggi tanaman yang lebih
tinggi dari aksesi yang lainnya (Lampiran 1).
Pada jarak kemiripan 59% semua aksesi kapas
menyatu dan terbagi menjadi 2 kelompok. Kelompok
pertama hanya terdiri atas aksesi Kanesia 1 saja. Kelompok
kedua terdiri atas aksesi-aksesi Kanesia 2, Kanesia 3,
Kanesia 6, Kanesia 4, Kanesia 10, Kanesia 7, Kanesia 11,
Kanesia 12, M-5, Kanesia 8, Kanesia 9, Kanesia 15, AKA-
5, Kanesia 13, Kanesia 14, CTX-3, Giza 90 dan Kanesia 5.
Menurut CAHYARINI et al. (2004) bahwa jarak kemiripan
Dendrogram 19 aksesi kapas berdasarkan isozim AAT
Koefisien kemiripan (Coefficient DICE)
0.62 0.72 0.81 0.91 1.00
K1 K11 K12 K13 K14 K15 KI412 KI489 KI711 KI188 K2 K3 K4 K6 K8 K9 K10 K5 K7
Gambar 6. Kemiripan genetik 19 aksesi kapas berdasarkan pola pita aspartat amino transferase Figure 6. Genetic similarity of 19 cotton accessions based on aspartate amino transferase banding patterns
JURNAL LITTRI VOL 15 NO 4, DESEMBER 2009 : 174 - 183
182
bisa dikatakan jauh apabila kurang dari 0,6 atau 60%.
Sehingga kelompok-kelompok dari 19 aksesi kapas yang
terpisah pada jarak kemiripan 0,59 mempunyai hubungan
kemiripan yang cukup jauh.
Data molekuler plasma nutfah berguna untuk
perencanaan penanaman dan strategi pertukaran tanaman,
menghitung jarak genetik koleksi, mengidentifikasi
duplikat aksesi, memonitor perubahan struktur genetik, dan
menemukan gen baru yang bermanfaat (AGISIMANTO dan
SUPRIYANTO, 2007). Aksesi-aksesi yang mempunyai jarak
genetik besar antara satu dengan lainnya atau aksesi-aksesi
yang mempunyai hubungan kemiripan jauh adalah aksesi-
aksesi yang baik digunakan untuk kegiatan pemuliaan.
Sebaliknya aksesi-aksesi yang mempunyai jarak genetik
kecil antara satu dengan lainnya atau aksesi-aksesi yang
mempunyai hubungan kemiripan sangat dekat, maka
diantara aksesi-aksesi tersebut dapat dipilih satu saja untuk
koleksi plasma nutfah bila sarana dan prasarana sangat
terbatas (SUKARTINI, 2007).
KESIMPULAN
Isozim esterase dapat dijadikan marka genetik bagi
Kanesia 1 (terbentuk satu pita spesifik) dan Kanesia 6 (satu
pita spesifik). Isozim peroksidase dapat dijadikan marka
genetik bagi Kanesia 3 (dua pita pada kutub positif), aksesi-
aksesi G. barbadense dalam hal ini CTX-3 dan Giza-90
(dua pita pada kutub positif), dan G. arboreum (empat pita
pada kutub positif dan satu pita pada kutub negatif).
Sedangkan isozim aspartat amino tranferase dapat dijadikan
marka genetik bagi spesies G. herbaceum (dua pita
spesifik).
Terdapat kemiripan genetik antar aksesi kapas
berdasarkan ketiga isozim (EST, PER, dan AAT).
Pengelompokan ke-19 aksesi kapas berdasarkan ketiga
isozim tersebut diketahui bahwa pada jarak kemiripan 0,59
atau kemiripan 59% semua aksesi kapas menyatu yang
terbagi menjadi 2 kelompok. Kelompok pertama hanya
terdiri dari aksesi Kanesia 1 saja. Sedangkan Kelompok
kedua terdiri atas aksesi-aksesi Kanesia 2, Kanesia 3,
Koeffisien kemiripan (Coefficient DICE)
0.59 0.69 0.79 0.90 1.00
K1
K2
K3
K6
K4
K10
K7
K11
K12
KI 188
K8
K9
K15
KI 412
R13
K14
KI 489
KI 711
K5
Dendrogram 19 aksesi kapas berdasarkan tiga isozim (AAT, EST, dan PER)
Gambar 7. Kemiripan genetik 19 aksesi kapas berdasarkan analisis gabungan pola pita isozym EST, PER, dan AAT Figure 7. Genetic similarity of 19 cotton accessions based on combined analysis of banding patterns of EST, PER, and AAT
E. SULISTYOWATI et al. : Variasi genetik beberapa spesies kapas (Gossypium sp.) berdasarkan keragaman pola pita isozim
183
Kanesia 6, Kanesia 4, Kanesia 10, Kanesia 7, Kanesia 11,
Kanesia 12, M-5, Kanesia 8, Kanesia 9, Kanesia 15, AKA-
5, Kanesia 13, Kanesia 14, CTX-3, Giza-90, dan Kanesia 5.
DAFTAR PUSTAKA
AGISIMANTO, D. dan A. SUPRIYANTO. 2007. Keragaman
genetik pamelo Indonesia berdasarkan Primer
Random Amplified Polymorphic DNA. J.
Hortikultura. 17(1) : 1-7.
ARADYA, K.M., F. ZEE, and R.M. MANSHARDT. 1994.
Isozyme variation in cultivated and wild pineaple.
Euphytica. 79: 87-99.
BERMAWIE, N. 1997. Pendugaan jarak genetik antar spesies
pada tanaman cabe (Capsicum sp.) dengan analisis
isozim. Pros. Simposium Nasional dan Kongres III
PERIPI. Bandung, 24-25 September 1997. p. 447-
457.
BRAR, D.S. 1992. Isozyme: Technique and Applications in
Rice Improvement. Third Rice Biotechnology
Training Course. Manila, 5 October-27 November
1992.
CAHYARINI, R. D., A. YUNUS, dan E. PURWANTO. 2004.
Identifikasi keragaman genetik beberapa varietas
lokal kedelai di Jawa berdasarkan analisis isozim. J.
Agrosains. 6 (2) : 96-104.
FAROOQ, S., N. IQBAL, and A.A. ZAIDI. 1999. Isozyme
markers in cotton breeding-I. Standar-dization of
different isozyme systems for the identification of
different cultivars of cotton (Gossypium hirsutum).
Pakistan Journal of Botany. 31: 5-20.
IQBAL, N. and S. FAROOQ. 2001. Inter- and interspecific
variations in wild rice species detected through
isozyme markers. Pakistan Journal of Biological
Sciences. 4: 422-424.
KING, B.J., L.S. LEE, and P.T. SCOTT. 1996. Identification of
triploid citrus by isozyme analysis. Euphytica. 99:
223-231.
MANJUNATHA, B.B., S. VIRUPAKSHI, and G.R. NAIK. 2003.
Peroxidase isozyme polymorphism in popular
sugarcane cultivars. Current Science 85: 1347-1349.
NEI, M. and W. H. LI. 1979. Mathematical Model for
Studying Genetic Variation in Terms of Restriction
Endonucleases. Proc. Natl. Acad. Sci. USA.
76:5269-5273.
PASTEUR, N., G. PASTEUR, F. BONHOMME, J. CATALAN, and J.
BRITTON-DAVIDIAN. 1988. Practical Isozyme
Genetics. Ellis Horwood Ltd. England. 212 pp.
RIESBERG, L.H. and C.N. ELLSTRAND. 1993. What Can
Molecular and Morphological Markers Tell Us
about Plant Hybridization?. Plant Science. 12:
2134-241.
ROHLF, F. J. 1997. NTSYSpc : Numerical Taxonomy and
Multivariate Analysis System. Version 2,02.
Setauket, Exeter Software. Exeter Publishing Co.
Ltd.
ROUF, A. 2007. Studi Keragaman Genetik Tanaman Jarak
Pagar (Jatropha curcas L.) Di Jawa Tengah. Tesis
S2 Program Pasca Sarjana UNS. Surakarta.
SAPARNI, S. 2008. Identifikasi Sifat Morfologi Tanaman
Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) Aksesi Jawa di
Kebun Induk Jarak Pagar Pakuwon. Skripsi S1
Fakultas Pertanian UNS. Surakarta.
SUKARTINI. 2007. Pengelompokan aksesi pisang meng-
gunakan karakter morfologi IPGRI. J. Hortikultura.
17(1): 26-33.
SUMARTINI, S. 2002. Pengelolaan plasma nutfah kapas di
Indonesia. Kapas. Monograf. Balittas, Malang. No.
7. p. 20-31.
SURANTO. 2001. Studies on Ranunculus population:
isozymic pattern. Biodiversitas. 2: 85-91.
WIDAYAH, Y. 2006. Keragaman Morfologi Beberapa Famili
Zingiberaceae (Zingiber, Curcuma, dan Kaempferia)
di Beberapa Wilayah Jawa Tengah. Skripsi S1
Fakultas Pertanian UNS. Surakarta.
WIGATI, E. 2003. Variasi Genetik Ikan Anggoli
(Pristipomoides multidens) Berdasarkan Pola Pita
Allozyme. Skripsi S1 Fakultas MIPA UNS.
Surakarta.
YUNIASTUTI, E., R. MEGIA, S. HARRAN, dan A. HARTANA.
1997. Keanekaragaman pola pita isozim beberapa
kultivar pisang (Musa spp.) Indonesia. Pros.
Simposium Nasional dan Kongres III PERIPI.
Bandung, 24-25 September 1997. p. 458-464.
JURNAL LITTRI VOL 15 NO 4, DESEMBER 2009 : 174 - 183
184
E. SULISTYOWATI et al. : Variasi genetik beberapa spesies kapas (Gossypium sp.) berdasarkan keragaman pola pita isozim
185